DE3802810A1

DE3802810A1 - Aktive frequenzweiche

Info

Publication number: DE3802810A1
Application number: DE19883802810
Authority: DE
Inventors: Uwe Militz; Klaus-Peter Dipl Ing Hoffmann; Hans-Joachim Dipl Ing Raddant
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-01-30
Filing date: 1988-01-30
Publication date: 1989-08-03
Also published as: DE3802810C2

Description

Aktive Frequenzweiche

Die Erfindung betrifft eine aktive Frequenzweiche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Frequenzweiche wird bei aktiven Antennen benötigt, um die mit einem Antennenleiter in Form eines Monopols empfan genen Signale in zwei Frequenzbereiche aufzuteilen. Es wird davon aus gegangen, daß der Monopol in bezug auf die Wellenlänge des unteren Fre quenzbereiches sehr kurz ist und daß er im oberen Frequenzbereich wenig stens in der Nähe einer Resonanzstelle betrieben wird.

Stand der Technik

Es sind verschiedene passive und aktive Frequenzweichen bekannt, die mittels eines Netzwerkes die von einer Antenne in Form eines Monopols kommenden Signale in einen oberen Frequenzbereich, zum Beispiel den UKW- Bereich, und einen unteren Frequenzbereich, zum Beispiel den LMK-Bereich, aufteilen.

Die Empfangsantenne für mehrere Frequenzbereiche gemäß der DE-PS 23 10 616 weist getrennte Verstärker für UKW-Signale und LMK-Signale auf. Die Auf teilung der genannten Signale erfolgt über ein induktiv gekoppeltes Band filter. Der Primärkreis wird von der ersten Bandfilterspule und der Ein gangskapazität eines Feldeffekttransistors, der die erste Stufe eines LMK- Verstärkers ist, gebildet. Der Sekundärkreis speist einen UKW-Verstärker. Primär- und Sekundärkreis des Bandfilters sind auf das UKW-Band abgestimmt. Die bekannte Schaltung hat den Nachteil, daß das gesamte Frequenzband am Eingang des Feldeffekttransistors des LMK-Verstärkers anliegt, wodurch eine verringerte Großsignalfestigkeit gegeben ist.

In der DE-PS 27 53 352 ist eine Hochfrequenz-Verstärkerkombination beschrieben, bei der der primäre Fußpunkt eines induktiv gekoppelten UKW-Bandfilters durch Mitkopplung so angesteuert wird, daß die durch den UKW-Verstärker entstehende Schadkapazität reduziert wird. Diese Schaltung hat den Nachteil, daß das UKW-Bandfilter Teil der Frequenz weiche ist und einen Abgleich erfordert.

Aus der DE-OS 29 32 691 geht eine Schaltungsanordnung zum Empfangen und Verstärken von Hochfrequenzsignalen hervor, bei der Eingang und Ausgang des gesamten LMK-Verstärkers durch einen Kondensator mitein ander verbunden sind. Der Kondensator führt die UKW-Signale an dem LMK-Verstärker vorbei. Ein UKW-Verstärker ist nicht vorgesehen.

In der DD-PS 1 39 680 ist eine Antenne für mehrere Frequenzbereiche mit elektronischem Verstärker beschrieben, die am Antennenfußpunkt als erstes Verstärkerelement einen Feldeffekttransistor aufweist. Der Feldeffekttransistor überträgt das gesamte LMK- und UKW- Frequenzband. Die Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistors ist mit einem Kondensator überbrückt, der die UKW-Signale kurz schließt. Dies verhindert jedoch nicht die Aussteuerung der Gate- Source-Strecke, so daß der Schaltung bezüglich Großsignalfestigkeit Grenzen gesetzt sind.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Frequenzweiche der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß ein UKW-Verstärker mit einer möglichst großen Serienkapazität an die Frequenzweiche ange koppelt werden kann, ohne daß dadurch für die LMK-Signale eine große Schadbelastung entsteht. Dabei sollen die aktiven Bauelemente von UKW und LMK-Verstärker nur unwesentlich durch Signale des jeweils anderen Frequenzbereiches beeinflußt werden. Darüber hinaus soll der Schal tungsaufwand möglichst gering sein und ein Abgleich von elektrischen Bauelementen entfallen können.

Lösung und erzielbare Vorteile

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen aktiven Frequenzweiche durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß für die LMK-Signale eine kapazitive Schadbelastung weitgehend vermieden wird und daß die aktiven Bauelemente von UKW- und LMK-Verstärker durch die Signale des jeweils anderen Frequenzbereiches nur unwesentlich beeinflußt werden. Weitere wesentliche Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Schaltungsaufwand zur Realisierung der aktiven Frequenz weiche verhältnismäßig gering ist und daß auf einen Abgleich von elek trischen Bauelementen der Frequenzweiche verzichtet werden kann.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für die Erfindung sind aktive Antennen für Kraftfahrzeuge.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen aktiven Frequenzweiche ist in der Zeichnung an Hand einer einzigen Figur dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In der ein Blockschaltbild der aktiven Frequenzweiche zeigenden Figur bezeichnet A eine Antenne, das ist vorzugsweise eine Fahrzeugantenne, deren Länge für den Empfang von LMK-Signalen im Vergleich zu der mitt leren Betriebswellenlänge der zu empfangenden Frequenzen kurz ist.

Der Fußpunkt der Antenne A ist mit einem Eingang E einer aktiven Frequenzweiche FW verbunden, der über eine Reihenschaltung aus einem ersten, zweiten und dritten Kondensator C 1, C 2 und C 3 mit einem Ein gang I 1 eines ersten Verstärkers V 1 für Signalfrequenzen des UKW- Bereiches in Verbindung steht. Eine erste Induktivität L 1 verbindet einen Schaltungspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator C 1 und C 2 mit einer Gate-Elektrode G eines in Drain-Schaltung betrie benen Feldeffekttransistors FET.

Die Drain-Elektrode D des Feldeffekttranistors FET ist mit einem Anschluß K positiven Potentials und die Gate-Elektrode G über einen Widerstand R 1 mit einer Gleichspannungsquelle +U _G verbunden. Der erste Verstärker V 1 enthält in seinem Eingangskreis ein Anpassungs netzwerk AP.

Zwischen dem zweiten Kondensator C 2 und dem dritten Kondensator C 3 zweigt eine zweite Induktivität L 2 ab, die erstens mit der Source- Elektrode S des Feldeffekttransistors FET, zweitens mit einem Ein gang I 2 eines zweiten Verstärkers V 2 für Signalfrequenzen des LMK- Bereichs und drittens über einen Widerstand R 2 mit Masse verbunden ist. Die Ausgänge der Verstärker V 1 und V 2 sind vorzugsweise mit den Eingängen eines Entkopplungsnetzwerkes N verbunden, an dessen Ausgang sich vorzugsweise ein Antennenkabel AK anschließt.

Die vorstehend beschriebene Schaltung hat folgende Funktion.

Für die UKW-Signale des von der Antenne A gelieferten Empfangssignals bilden die Kondensatoren C 1, C 2 und C 3 einen niederohmigen Weg zu dem Eingang l 2 des UKW-Verstärkers V 1. Die Induktivitäten L 1 und L 2 sind so bemessen, daß sie für die UKW-Signalspannung einen hohen Wider stand darstellen, so daß diese Spannung im wesentlichen nur durch den UKW-Verstärker V 1 verstärkt wird.

Die LMK-Signale gelangen über den ersten Kondensator C 1 und die erste Induktivität L 1 an die Gate-Elektrode G des Feldeffekttransistors FET und über den zweiten Kondensator C 2 und die zweite Induktivität L 2 an die Source-Elektrode S. Die Induktivitäten L 1 und L 2 bilden für die LMK-Signale einen verhältnismäßig geringen Widerstand, so daß der zweite Kondensator C 2 bei diesen Frequenzen unmittelbar zwischen Source- und Gate-Elektrode S, G liegt und eine Mitkopplung bewirkt.

Mit der Gleichspannungsquelle +U _G und dem Widerstand R 1 wird die Vorspannung für den Feldeffekttransistor FET gebildet. Die zwischen Source-Elektrode S des Feldeffekttransistors FET und Masse liegende LMK-Spannung wird in dem LMK-Verstärker V 2 weiterverstärkt.

Durch die erwähnte Mitkopplung wird der Kondensator C 2 für LMK-Signale dynamisch verkleinert und damit die Schadbelastung der LMK-Signale durch den UKW-Verstärker verringert. Auf diese Weise kann der Kondensa tor C 2 relativ groß gemacht werden - dies ist für eine gute Ankopplung des UKW-Verstärkers notwendig -, ohne daß sich eine nennenswerte Schad kapazität ergibt. Somit läßt sich sowohl für LMK- als auch für UKW- Signale ein guter Signal/Rausch-Abstand erreichen.

Da die Frequenzweiche FW auch ein aktives Element, nämlich den Feld effekttransistor FET, enthält, muß auch die Großsignalfestigkeit be trachtet werden, die maßgeblich auf Verzerrungen beruht, die durch Aussteuerung der beiden Verstärker V 1 und V 2 durch Signale des jeweils anderen Frequenzbereiches entstehen. Auch in dieser Beziehung besitzt die Frequenzweiche FW gute Eigenschaften, da UKW-Signale wegen der In duktivitäten L 1 und L 2 keine Aussteuerung des Feldeffekttransistors FET bewirken und LMK-Signale, die über die Kondensatoren C 1, C 2 und C 3 auf den Verstärker V 1 gelangen, dort wegen des niedrigen Eingangswider standes kurzgeschlossen werden und somit keine übersteuernde Wirkung ausüben können.

Ein Abgleich der Frequenzweiche erfolgt weder in dem LMK-Zweig mit dem Feldeffekttransistor FET, den Induktivitäten L 1, L 2 und den Kondensatoren C 1, C 2 noch in dem UKW-Zweig mit den drei in Reihe liegenden Kondensato ren C 1, C 2 und C 3.

Die Ausgangsspannungen des UKW-Verstärkers V 1 und des LMK-Verstärkers V 2 werden über das Entkopplungsnetzwerk N zusammengeführt und über das An tennenkabel AK dem Eingang eines Autoradios zugeführt.

An die Stelle des Feldeffekttransistors FET kann gegebenenfalls auch ein Bipolar-Transistor treten.

Claims

1. Aktive Frequenzweiche, die den Fußpunkt einer Empfangsantenne mit dem Eingang eines ersten Verstärkers für Signale eines höheren Frequenz bereiches und dem Eingang eines zweiten Verstärkers für Signale eines niedrigeren Frequenzbereiches verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußpunkt der Antenne (A) erstens über eine Reihenschaltung aus einem ersten, zweiten und dritten Kondensator (C 1, C 2, C 3) mit dem Ein gang (I 2) des ersten Verstärkers (V 1), zweitens über den ersten Konden sator (C 1) und eine damit in Reihe liegende erste Induktivität (L 1) mit der Gate-Elektrode (G) eines Feldeffekttransistors (FET) und drittens über den ersten und den zweiten Kondensator (C 1, C 2) und eine damit in Reihe liegende zweite Induktivität (L 2) mit der Source-Elektrode (S) des Feldeffekttransistors (FET) sowie mit dem Eingang (l 1) des zweiten Verstärkers (V 2) und über einen Widerstand (R 2) mit Masse verbunden ist.

2. Aktive Frequenzweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Kondensator (C 1, C 2, C 3) derart bemessen sind, daß sie für Signale des höheren Frequenzbereichs eine geringe Impedanz bilden.

3. Aktive Frequenzweiche nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (C 2) derart bemessen ist, daß er für Signale des niedrigeren Frequenzbereiches unter Berücksichtigung der Mitkopplung durch den Feldeffekttransistor (FET) keine nennenswerte Schadkapazität über den Eingang des ersten Verstärkers (V 1) bewirkt.

4. Aktive Frequenzweiche nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitäten (L 1, L 2) derart be messen sind, daß sie für die Signale des niedrigeren Fre quenzbereiches eine geringe lmpedanz und für die Signale des höheren Frequenzbereiches eine hohe Impedanz bilden.

5. Aktive Frequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (FET) durch einen Bipolar-Transistor ersetzt ist.

6. Aktive Frequenzweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der höhere Frequenzbereich der UKW-Frequenzbereich und der niedrigere Frequenzbereich der LMK-Frequenzbereich ist.